本发明涉及一种半导体集成电路制造方法,特别是涉及一种双大马士革(dualdamsecene,dd)通孔(via)工艺的返工方法。
背景技术:
如图1所示,是现有双大马士革通孔工艺中做完通孔显影后的器件结构示意图;现有方法在通孔显影后如果发现异常,能进行返工,现有返工工艺的步骤包括:
步骤一、如图1所示,双大马士革的通孔穿过第一低k介质层4,在所述第一低介电常数(k)介质层4上形成有第二介电抗反射涂层(darc)层5,在所述第二darc层5的表面上形成有图形化的第三金属硬掩模层7。
定义所述通孔的掩模结构包括基于涂层的三层结构,三层结构分别为有机底层结构(organicunderlayer,odl)层9、硅氧基硬掩模中间层结构(si-o-basedhardmask,shb)层10和光刻胶(pr)层11。
在形成有所述第三金属硬掩模层7的所述第二darc层5上涂布所述三层结构。
所述第一低k介质层4的材料包括bd或bdⅱ。在65nm节点以下的制程中,低k介质层的材料通常采用bd和bdⅱ,bd是由c,h,o,si等元素组成的介质材料,k值为2.5~3.3。bdⅱ是bd改了的改进版本。
所述第二darc层5为sion或无氮抗反射涂层(nfdarc),和sion组成的darc不同,nfdarc中不含氮。
在所述第二darc层5和所述第一低k介质层4之间形成有第二氮掺杂碳化硅(ndopedsic,ndc)层(未显示)。
所述第三金属硬掩模层7为tin,在所述第三金属硬掩模层7的tin和所述第二darc层5之间形成有ti即ti层6;在所述第三金属硬掩模层7的tin的顶部表面形成有氧化层8;所述通孔形成区域的所述第三金属硬掩模层7被打开而直接将所述第二darc层5的表面暴露。
所述odl层9采用碳涂层(spin-on-carbon,soc),soc是高碳含量的聚合物,所述shb层10采用硅底部抗反射涂层(barc)。
所述第一低k介质层4形成于第一ndc层3表面,所述第一ndc层3形成于半导体衬底表面,在所述半导体衬底上形成有底层金属层2,所述底层金属层2之间隔离有底层介质膜1。所述底层介质膜1通常采用sicoh。
所述第一低k介质层4通过teos层(未显示)和所述第一ndc层3表面接触。teos层是采用teos作用si源形成的氧化硅层,teos层的k值为3.9~4.2,要高于bd的k值。
步骤二、进行所述通孔的光刻显影,显影后的所述pr层11中将所述通孔的形成区域打开。
步骤三、进行显影后检测(adi),在所述显影后检测超范围时进行去除所述三层结构的返工工艺。
现有返工工艺的步骤包括:
首先采用光刻胶减量(resistreductioncoating,rrc)工艺溶解去除所述pr层11。
之后,需要进行晶圆盒(foup)更换,更换到铜工艺对应的foup。
之后,采用干法刻蚀工艺去除所述shb层10。
之后,采用干法刻蚀工艺去除所述odl层9。
之后再进行如下:
进行湿法清洗;
进行背面清洗。
由上可知,现有返工工艺中,去除三层结构的工艺不连续,需要分开的三个步骤分别进行,这会使得去除三层结构的工艺复杂,工艺时间较长,效率较低,工艺效果也会降低。
技术实现要素:
本发明所要解决的技术问题是提供一种双大马士革通孔工艺的返工方法,能减少返工工艺的步骤,提高返工效率和质量。
为解决上述技术问题,本发明提供的双大马士革通孔工艺的返工方法包括如下步骤:
步骤一、双大马士革的通孔穿过第一低k介质层,在所述第一低k介质层上形成有第二darc层,在所述第二darc层的表面上形成有图形化的第三金属硬掩模层。
定义所述通孔的掩模结构包括基于涂层的三层结构,三层结构分别为odl层、shb层和pr层。
在形成有所述第三金属硬掩模层的所述第二darc层上涂布所述三层结构。
步骤二、进行所述通孔的光刻显影,显影后的所述pr层中将所述通孔的形成区域打开。
步骤三、进行显影后检测,在所述显影后检测超范围时进行去除所述三层结构的返工工艺;去除所述三层结构的返工工艺中所述pr层、所述shb层和所述odl层都采用干法刻蚀工艺去除且是在同一干法刻蚀设备中依次去除。
进一步的改进是,步骤三中去除所述pr层的干法刻蚀的刻蚀气体采用基于o2的气体。
进一步的改进是,步骤三中去除所述pr层的干法刻蚀的射频频率为60mhz。
进一步的改进是,步骤三中去除所述shb层的干法刻蚀的刻蚀气体采用基于cf4和chf3的气体。
进一步的改进是,步骤三中去除所述shb层的干法刻蚀的射频频率采用双频率,通过调节干法刻蚀的压力调节刻蚀的均匀性,去除所述shb层的干法刻蚀的终止条件采用时间控制或采用终点检测控制。
进一步的改进是,步骤三中去除所述odl层的干法刻蚀的刻蚀气体采用基于o2或基于n2和h2的气体。
进一步的改进是,步骤三中去除所述odl层的干法刻蚀的射频频率为60mhz,通过调节干法刻蚀的压力调节刻蚀的均匀性。
进一步的改进是,步骤三的所述返工工艺中,在采用干法刻蚀去除所述三层结构之后还包括:
进行湿法清洗;
进行背面清洗。
进一步的改进是,所述第一低k介质层的材料包括bd或bdⅱ。
进一步的改进是,所述第二darc层为sion或nfdarc。
进一步的改进是,在所述第二darc层和所述第一低k介质层之间形成有第二ndc层。
进一步的改进是,所述第三金属硬掩模层为tin,在所述第三金属硬掩模层的tin和所述第二darc层之间形成有ti;在所述第三金属硬掩模层的tin的顶部表面形成有氧化层;所述通孔形成区域的所述第三金属硬掩模层被打开而直接将所述第二darc层的表面暴露。
进一步的改进是,所述odl层采用soc,所述shb层采用硅barc。
进一步的改进是,所述第一低k介质层形成于第一ndc层表面,所述第一ndc层形成于半导体衬底表面,在所述半导体衬底上形成有底层金属层,所述底层金属层之间隔离有底层介质膜。
进一步的改进是,所述第一低k介质层通过teos层和所述第一ndc层表面接触。
本发明对通孔的掩模结构对应的三层结构的返工工艺中,三层结构都采用干法刻蚀工艺去除且是在同一干法刻蚀设备中依次去除,所以本发明的三层结构的去除相当于采用同一干法刻蚀步骤完成,在干法刻蚀中并不需要更换干法刻蚀设备,仅需进行干法刻蚀的刻蚀气体、射频频率和压力进行切换即可实现,故本发明能减少返工工艺的步骤,提高返工效率;本发明的干法刻蚀工艺中能对相应的层次的刻蚀终点进行很好的监控,从而能提高返工质量。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明:
图1是现有双大马士革通孔工艺中做完通孔显影后的器件结构示意图;
图2是本发明实施例双大马士革通孔工艺的返工方法的流程图;
图3a-图3c是本发明实施例的返工方法的各分步骤中的器件结构示意图。
具体实施方式
如图2所示,是本发明实施例双大马士革通孔工艺的返工方法的流程图;返工工艺之前的器件结构请参考图1所示;如图3a至图3c所示,是本发明实施例的返工方法的各分步骤中的器件结构示意图,本发明实施例双大马士革通孔工艺的返工方法包括如下步骤:
步骤一、如图1所示,双大马士革的通孔穿过第一低k介质层4,在所述第一低k介质层4上形成有第二darc层5,在所述第二darc层5的表面上形成有图形化的第三金属硬掩模层7。
定义所述通孔的掩模结构包括基于涂层的三层结构,三层结构分别为odl层9、shb层10和pr层11。
在形成有所述第三金属硬掩模层7的所述第二darc层5上涂布所述三层结构。
本发明实施例中,所述第一低k介质层4的材料包括bd或bdⅱ。
所述第二darc层5为sion或nfdarc。
在所述第二darc层5和所述第一低k介质层4之间形成有第二ndc层(未显示)。
所述第三金属硬掩模层7为tin,在所述第三金属硬掩模层7的tin和所述第二darc层5之间形成有ti即ti层6;在所述第三金属硬掩模层7的tin的顶部表面形成有氧化层8;所述通孔形成区域的所述第三金属硬掩模层7被打开而直接将所述第二darc层5的表面暴露。
所述odl层9采用soc,所述shb层10采用硅barc。
所述第一低k介质层4形成于第一ndc层3表面,所述第一ndc层3形成于半导体衬底表面,在所述半导体衬底上形成有底层金属层2,所述底层金属层2之间隔离有底层介质膜1。
所述第一低k介质层4通过teos层(未显示)和所述第一ndc层3表面接触。
步骤二、进行所述通孔的光刻显影,显影后的所述pr层11中将所述通孔的形成区域打开。
步骤三、进行显影后检测,在所述显影后检测超范围时进行去除所述三层结构的返工工艺;去除所述三层结构的返工工艺中所述pr层11、所述shb层10和所述odl层9都采用干法刻蚀工艺去除且是在同一干法刻蚀设备中依次去除。
本发明实施例中,去除所述pr层11的干法刻蚀的刻蚀气体采用基于o2的气体。去除所述pr层11的干法刻蚀的射频频率为60mhz。图3a为去除所述pr层11时的器件结构示意图。
去除所述shb层10的干法刻蚀的刻蚀气体采用基于cf4和chf3的气体。去除所述shb层10的干法刻蚀的射频频率采用双频率,通过调节干法刻蚀的压力调节刻蚀的均匀性,去除所述shb层10的干法刻蚀的终止条件采用时间控制或采用终点检测控制。图3b为去除所述shb层10时的器件结构示意图。
去除所述odl层9的干法刻蚀的刻蚀气体采用基于o2或基于n2和h2的气体。去除所述odl层9的干法刻蚀的射频频率为60mhz,通过调节干法刻蚀的压力调节刻蚀的均匀性。图3c为去除所述shb层10时的器件结构示意图。
在采用干法刻蚀去除所述三层结构之后还包括:
进行湿法清洗;
进行背面清洗。
上述返工工艺完成之后,可以在图3c的基础上重新形成图1所示的由odl层9、shb层10和pr层11叠加而成的三层结构,并进行重新的光刻显影,和显影后检测,直至显影后检测正确;显影后检测正确之后进行后续的通孔的刻蚀工艺并完成通孔的制作。之后在通孔中填充金属如铜,完成双大马士革通孔工艺。
以上通过具体实施例对本发明进行了详细的说明,但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下,本领域的技术人员还可做出许多变形和改进,这些也应视为本发明的保护范围。